室內仿生態流域降溫系統研究＊

秦雅慧，胡桂蘭，趙容漫，韓 媚，梁麗青

（吉林農業科技學院，吉林 吉林 132000）

1 前言

目前，不論是家庭或者是大型的公眾場所，降溫方式主要是使用空調。這種方式不僅造價高，能耗也高，時間久了更是容易滋生細菌影響空氣質量和人們的身體健康。另外，長期使用空調會使空氣干燥，對身體皮膚有一定影響，更有甚會導致風寒入體或是感冒，嚴重的甚至會患上空調病、風濕病等病癥。日前，據可靠數字統計，我國年產50 000萬臺空調，需要用50 000 t的制冷劑，而我國目前采用的R22型制冷劑的空調，每年向大氣中排放的污染物有幾十萬噸的量，由于這種制冷劑是含氟的，所以，會對大氣和環境造成巨大的影響。室內仿流域生態降溫系統完美地改善了這些缺點，利用水的蒸發吸熱原理降溫。地面上地主體設施是仿流域生態水槽和安置在裝置一端的水車，水車暴露于空氣中，可將水抬高然后任其自然傾瀉；仿流域管路采用半封閉式并設有起伏角度水可自流，這種設計大大提高了水與空氣的接觸面積，更好地起到了降溫效果。該系統又是一種新型的室內裝修模式，增加了人與自然的貼合感，并兼有美化室內環境、調節室內濕度的作用。

2 研究方法

2.1 水槽漏水

水槽漏水是首要解決的問題。經資料篩選法確定地板以下的水槽不能采用軟制半封閉水管。水管布置時有一定的傾角，軟制水管不穩定，承受水的沖擊力能力比較弱。反復研究查找資料后，決定采用定制透明UPVC的材質制造。計算好所需半封閉透明水槽的尺寸和水槽各轉彎處的彎曲角度，畫出設計圖，交由廠家制作，制作出沒有任何連接點渾然一體的水槽，解決水槽的滲漏問題，或者采用部分UPVC透明管黏結在一起，在連接處涂抹美瓷丁膠，雙重防漏。2種方案經過工藝復雜度、造價、耐久性、防漏效果等方面的比較，擇優采用定制半封閉透明UPVC透明管的方式。

2.2 循環自流

為了保證水流在水槽內能夠循環自流，水槽形態必然要設計出高低起伏形態。采用電子模擬模型法——將水槽的長度、直徑等尺寸和配套設備的數據輸入到電腦里，然后電腦經過數據處理生成裝置的三維立體模型，通過修改水槽管路傾角數據進行水流循環試驗，直到水流實現自流循環，試驗結束。經試算多個角度后，取能實現水槽內水流循環的最小傾角安置水槽，以達到減小鋪設體積的目的。經多次反復試算，實驗研究決定采取5°的傾角放置水槽。圖1為循環自流系統控制簡圖。

圖1 循環自流系統控制簡圖

2.3 對比系統設置

室內仿流域生態降溫系統為半封閉式系統，長時間使用水槽內的流動水會被污染，因此，系統中配有凈水裝置。那么，凈水裝置安置在哪里效益最大就需要進行實驗測定。采用對比實驗法，設置4個實驗對照組，第一組在水車底部安裝凈水裝置，第二組在水槽中間安裝凈水裝置，第三組在水槽進水口安裝凈水裝置，第四組在水槽出水口安裝凈水裝置。經過一段時間的使用，選出裝置內水質最好的一組。經過對比實驗可知，在出水口安裝凈水裝置效果最好。

3 創新技術

在整個設計研究中，創新技術主要有以下幾點：①大膽地將室內裝修與降溫調濕結合到一起，提出了一種新型的室內地面裝修形式，改變了傳統地板樣式單一的缺點，也創造性地提出了生態降溫理論。②水槽形態采用仿流域設計，體現出自然美感，拉進了人與自然的距離，給人一種新穎的視覺體驗；水槽形態起伏角度的設計，實現了水在水槽內的循環自流，減少了外在動力為水流提供的能量，減少了能量損耗，更加體現出室內仿流域生態降溫系統中的生態，同時，還響應了國家節能減排、綠色環保的號召。③水槽全部采用定制透明UPVC材質。水槽管路與管路的連接處用透明UPVC管連接，在連接處涂抹美瓷丁膠，水槽防漏水效果很好。這樣做，改善了傳統景觀管路整體無接縫這一現狀，大大降低了制作成本，提高了裝置的經濟效益。④經對比實驗，選擇在排水口安裝凈水裝置，實現了裝置凈水效益最大化。⑤利用水泵將水頭抬高，接著使抬高的水沖擊水車，水車轉動帶動水流在裝置內的自流。這種設計提高了能源的利用效率，同時有一定的降溫作用。這也就意味著減少了一定的空調使用率，為環境保護作出了一點貢獻。⑥覆蓋在水槽上的鋼化玻璃板留有氣孔，增大了水與空氣的接觸面積，提高了降溫效果。

4 結束語

該系統解決了裝置漏水的問題。試算出水槽起伏傾角，使水流得以在水槽中循環流動，減少外部動力輸出，節能減排。在水槽排水口安裝凈水裝置，使水在水槽中能長時間保持純凈，確保裝置能夠不因水體污染阻塞管道而不能正常運行。裝置具有一定的調濕降溫功能，減少了空調、風扇等降溫設備的使用，節約了能源；增加空氣濕度，使室內環境更加舒適，不必再費心考慮空氣干燥的問題。

系統立足于能源保護與開發利用，用水的蒸發吸熱原理實現調溫調濕，降低了空調等降溫設施的使用率，提升了室內裝修的品質。但是，該系統也存在一些不足，主要包括以下4點：①這是一個地面裝修的設計，與北方采用地暖設施的房屋相沖突，不能使用；②雖然安裝了凈水裝置，但是還不能做到水的永久循環利用；③降溫效果取得了一定成果，但有一定的局限性，不能大幅度調溫，主要是以自然水流動調溫為主；④覆蓋在水槽之上的鋼化玻璃板上留有氣孔，空氣中的灰塵更容易進入裝置中，增加了凈水器的工作強度，也更容易滋生細菌，縮短了裝置中水的使用時間。

室內仿流域生態降溫系統用于室內地面裝修，比一般地磚更顯美觀、大氣，尤其是有水車這一地面以上的裝飾，更凸現格調。同時，該系統兼顧調溫調濕功能，對室內環境的改善有很大幫助。水槽材料選用UPVC材質，這種材料耐久性好，抗腐蝕，還能承受水流的沖擊力。UPVC材料造價低廉，市場廣，使得水槽管路占整個裝置的大部分的室內仿流域生態降溫系統的成本大大降低了，便于裝置被廣泛應用。

該系統在水槽管路形態和起伏角度確定、防漏水處理、凈化裝置安裝方面取得了一定的成果。

［1］黃漢英，朱琨.空調：計劃用新的制冷劑R410替代R22［N/OL］.南方都市報，2006-09-15.［2018-04-18］.http://dh.yesky.com/254/2579254.shtml.

［2］盧予北，蔣國盛.PVC-U塑料管水井成井技術應用研究［M］.北京：中國地質大學出版社，2013.

［3］常穎，吳強.凈水工藝［M］.廣州：華南理工大學出版社，2014.